Question

使用太陽能汽車是開發新能源的途徑之一．有一款太陽能汽車，太陽光照射到該車電池板上的總功率為8×10³W時，電池產生的電壓是120V，該電壓對車上電動機提供的電流是10A．問：
（1）此時電動機每分鐘消耗的電能是多少焦耳？
（2）電動機線圈的電阻為4Ω，這種情況下，太陽能汽車將太陽能轉化為電動機機械能的效率多大？（機械摩擦忽略不計）
（3）使用太陽能有許多優點，但也有不足之處．請你寫出使用太陽能的優點和不足之處各一點．

Answer 1

分析：（1）知道電池電壓、對車上電動機提供的電流和工作時間，利用W=UIt計算電動機每分鐘消耗的電能；
（2）知道電動機線圈的電阻，利用W=I²Rt求電動機線圈熱損失消耗的電能；
又因為每分鐘電動機消耗的電能等于電動機線圈熱損失消耗的電能加上電動機轉化的機械能，據此求出電動機轉化的機械能；
知道太陽光照射到該車電池板上的總功率，利用W=Pt求1min吸收的太陽能，再利用效率公式求太陽能汽車的效率；
（3）從環保、能量來源、制作成本、效率等方面分析優缺點．

解答：解：（1）電動機每分鐘消耗的電能：
W_電=UIt=120V×10A×60s=7.2×10⁴J；
答：電動機每分鐘消耗的電能是7.2×10⁴J．
（2）電動機線圈熱損失消耗的電能：
W_熱損=I²Rt=（10A）²×4Ω×60s=2.4×10⁴J；
電動機轉化的機械能：
W_機械=W_電-W_熱損=7.2×10⁴J-2.4×10⁴J=4.8×10⁴J；
1min吸收的太陽能：
W_總=Pt=8×10³W×60s=4.8×10⁵J；
太陽能汽車將太陽能轉化為電動機機械能的效率：
η=

W機械

W總

=

4.8×104J

4.8×105J

=10%；
答：太陽能汽車將太陽能轉化為電動機機械能的效率10%．
（3）太陽能汽車的優點：清潔無污染，太陽能取之不盡，用之不竭；缺點：獲取能量受四季、晝夜、陰晴條件限制等．

點評：本題考查了電功（消耗電能）的計算、效率的計算，涉及到太陽能的開發和利用，知識點多，屬于難題．